汽车座椅舒适升级 零重力设计排版全攻略

在消费者购车进程里，座椅舒适性始终是备受关注的关键要素之一。因对舒适性怀揣追求，致使越来越多消费者将选车关注点聚焦于座椅调节功能以及娱乐功能之上。座椅舒适功能涵盖：独立肩部调节，多挡位通风，柔性气袋按摩，无缝一体式全面支撑腿托，随动头枕，一键调节零压坐姿，自动匹配乘员身高体型，还有自动进行 4 个方向的电动调节头枕。提升座椅舒适性包含优化坐垫尺寸以及坐姿深度，以满足不同人群舒适需求。零重力座椅，也就是Zero Gravity Position Seat, ZGPS，在处于休憩模式时，或是身心处于放松状态之际，能达成人体零压以及悬浮放松的感觉。

1、零重力座椅设计理论

零重力座椅，即零重力健康姿势座椅，是各大汽车企业持续改进的新技术，它能最大程度给乘员提供最佳舒适性，零重力狭义上可理解为坐姿失重，这般情形下，座椅表面对身体支撑的压力等同于自身重力，人会有漂浮之感，仿若处于失重环境，此姿态时人体重心在臀部，其他各部位压力均衡，这种模式下人体会感到放松、身心愉悦，坐在座椅上会有遨游太空的感受。零重力技术的关键所在，是人机工程学在座椅优化设计里的运用，这其中涵盖了人体背面跟座椅发泡实现完美贴合，以及柔软的座椅面套进行合理布置。

具有四向舒适头枕的座椅，该头枕能提供上下以及前后调节而满足乘员对头部有效支撑需求，其尺寸比普通头枕大，人体躺下后头部能完全放松，此座椅为零重力座椅的一部分，零重力座椅还包括座椅的舒适靠背总成，该总成含有柔软的软发泡层可减轻背部硬物感，零重力座椅还有舒适坐垫总成，其能调整坐垫倾角让大腿完全贴合于坐垫面，零重力座椅也有腿托总成，即舒适腿托，它能有效支撑腿部减少负重感进而提高座椅舒适性，零重力座椅的组成包括座椅四向舒适头枕、座椅舒适靠背总成、舒适坐垫总成和腿托总成，如图1所示。

2、传统座椅布置设计

在传统座椅设计里，是以 H 点作为基准来进行布置的，其中 H 点也就是胯点（Hip Point）。当进行汽车设计之时呀，会把 HPM 装置（H-Point Machine, HPM）人体模型依照规范步骤放进汽车座椅当中，然后调整坐姿，在座椅坐垫上人体模型大腿跟躯干相连的那个旋转点，就是驾乘人员胯关节在车身里的所在位置，这也就是整车布置车辆设计的参考点。H 点是汽车车身总布置设计里的基础点，同时也是座椅系统设计所有尺寸的基准点。

2.1 传统座椅人机布置

当人体处于最佳驾驶的坐立姿势时候，体重便可得到具有均一性的分配。驾乘人员的大腿呈现为自然前翘且处自然放松状况，双脚的踵 point 落于地面，手臂处于不承受身体压迫的自然情形下，这样的布局乃是驾乘人员人机布局的最佳所在位置。人处于正常坐立姿态时，身体大约75%的重力会由座椅的坐垫来承受支撑，所以座椅的设计务必使得驾乘人员臀部承受的压力能够均匀地分布开来。人体最佳驾驶坐立姿态的样子如图2所示。

上海交通大学的王正华教授建言，提升人体于腰部区域的支撑力度，致使人体腰部压力加大，减轻了腰椎负担，防止脊柱变形，让腰部肌肉处于松弛休息状态，进而显著提高驾乘人员乘坐舒适度。

汽车相应车型布置之中，有关腰部支撑跟靠背角关联紧密，座椅靠背角当属人机布置首要因素。就人体生物学视角而言，驾乘人员处于最佳状态时呈现以下倾向并且具体数值分别为，乘坐之时人体臀部与座椅靠背分离且略微往前移动，驾乘人员上半身跟大腿之间夹角维持在95°至115°范围之内，大腿同小腿的角度为100°至145°，详尽内容可参见表1。

将H30界定成脚踵点到H点的垂直高度，其对驾乘人员坐姿体验直接产生影响，影响着驾驶员驾车时的坐姿。在坐垫倾角保持恒定的情形之下：要是H30过大，那么5%分位的女性驾驶员会有“悬空”之感，坐垫对大腿的挤迫感也异常显著。H30值过大还会对使用者脚部活动形成限制，致使无法踩到加速踏板，进而会错误地觉得座椅高度设计不合理。倘若H30值过小，驾乘人员大腿部位无法获得有效支撑，会产生仪表板过高的错误认知，让驾乘人员觉得座椅高度不足。

因坐垫倾角设计值乃坐垫跟水平线所形成的角度，所以会直接对座椅坐垫跟地面的倾斜程度产生影响。于座椅高度保持固定的情形下，要是坐垫倾角a5过大，那么坐垫前端大腿离去点就会过大，进而对大腿膝窝的干涉感极为明显，致使大腿感到不舒适。只要坐垫倾角a5过小，那么坐垫前端大腿离去点便会过小，从而让大腿出现悬空感，且支撑不足。

2.2 传统座椅布置设计

传统座椅设计的角度，跟驾乘时的舒适度是紧密地相关着的，要依循人机工程学的理论，去对座椅布置的参数，以及驾乘人员会产生疲劳这种情况的缘由，展开总结，以此来降低驾驶时出现的疲劳状况，进而提升人在驾乘中的健康舒适程度。座椅布置的参数，呈现于图3当中，此参数属于座椅设计的关键参数呀~

透过市场竞品车对标剖析，迅速且可靠地提取座椅关键设计参数，运用至产品开发实际排布方案，可使产品开发周期得以缩短。经由逆向工程技术，不但规范了对标分析基准，还为后期车型开发令座椅知识数据库得以丰富。

驾乘人员坐到汽车座椅上，这时座椅的舒适感体现于座椅贴合身体的数据，涵盖靠背尺寸、臀部尺寸以及腿部尺寸。传统座椅布置设计参数有靠背压陷量、坐垫压陷量、大腿离去点与H点的距离、坐垫头枕与人体的有效高度和距离等，详细设计参数见表2。

驾乘人员的腰部以及背部会被座椅靠背予以有效支撑，以此缓解因长时间保持坐姿不变而引发的疲劳。其中，第1支撑处于5至6胸椎之间，这能确保驾乘人员的肩部有依靠之处，并且颈部不会发生变形。而第2支撑位于脊柱部位，可使驾乘人员在驾驶姿势时依然能够保持正常的腰曲弧度。

3、零重力座椅布置及设计

被称作最舒适乘坐姿势的零重力姿势形成了，身体所有部位处于不受外力的状态了。零重力座椅依据人机工程学设计原理制作出来了，它有着调整座椅断面以及改进座椅骨架调节功能的特点。它运用弹性更柔软的泡沫了，能让身体最大限度地去抵抗重力，还能减轻肌肉骨骼的压力，也能减少横膈膜和脊柱的压力，进而让身体完全放松且处于自然的状态了，接着为驾乘人员提供更加舒适的驾乘体验了。人体零重力坐姿展现于图4了。

3.1 零重力座椅功能实现

零重力座椅功能得以实现，这需要对座椅参数值作出调整，当驾乘人员要求使用零重力坐姿位置之时，借由在车辆娱乐按钮或者门板上的物理按钮输入特定角度调整命令，而后座椅总成控制模块输出信号给予座椅电机，座椅电机产生运动从而让座椅调整至零重力姿态。

坐垫倾角的调节，是借助座椅半盆骨架围绕靠背旋转中心进行旋转，运用电机来驱动座盆前抬机构，经由前抬功能达成座盆的旋转。头枕方案选用的是四向电动头枕，它能够实现上下以及前后的调节，这对于不同人体的头部与头枕之间的有效接触是有益处的，并且能够对头部门合理地进行支撑。为达成座椅腿托功能，腿托总成被安装在座椅半盆骨架前端，借助电机驱动腿托内四连杆机构，达成腿托展开与关闭状态，此功能设计主要是便利驾乘人员于躺在座椅上休息之际放松身体，与此同时腿托能够前后调节，并且腿托的伸缩距离也能够调节。

李娟来自西华大学，采用了身体压力分布分析跟舒适度量化评分相互结合的评价思路，在恒定坐姿条件下，对座椅靠背以及坐垫形面特征和人体关键部位的舒适度关系展开了分析，并且依据此提出了座椅初版造型面也就是Concept ASurface、CAS的人机优化设计建议。体压分布试验结果显示出：座椅压力分布值反映压力分布均匀程度，能够有效表征驾乘人员身体舒适度。

3、2 零重力座椅人机布置要求

有着这样一种情况，零重力座椅是基于相关的情况开展研究的，这个研究呢是来自于NASA，其中表明当重心处于足够低阶段的时候，人体脊椎所受到那种压力会越小，进而舒适感就会越强。另外还有这般情况，零重力座椅角度的定义是像表3所展现出来那样的。

吉林大学的任金东，选取了一系列与人机工程设计相关的人体尺寸统计数据，借此获得了人体尺寸分布的边界，以及人机工程设计的关键人体数据，进而建立了适合乘用车的人机布置参数。

3.3 零重力座椅评价

零重力座椅的舒适性评价工具存在客观评价工具（图 5）与主观评价工具，当中，客观评价工具包含 H 点测量。压力分布。头枕与头部间距的测量。座椅轮廓扫描测量。

主要包含驾乘测试以及问卷调查的主观评价工具，借助驾乘测试，能直接真切感受座椅的动态舒适特点，体验于座椅形成支撑定位状况下的操作舒适特性，在实车展开评价之际，依凭科学设定的座椅相关参数对座椅予以客观评价，从而确保座椅产品达成最佳舒适状态。

3.4 零重力座椅布置优化设计

明显影响驾乘人员身体压分布的是座椅理论轮廓，影响人-车-椅界面舒适性的重要因素是座椅中心断面，零重力座椅布置优化设计是以中心断面作为基准的。验证座椅舒适状态的过程是这样的：把座椅压力测试垫铺设好并固定在座椅上方，将座椅高度调节器、座椅滑轨、座椅靠背位置调整到零重力座椅状态，被试者在零重力座椅上开始模拟休息姿态，手臂能够自由放置，头部与头枕接触，小腿放置于腿托，然后进行测试分析。一汽大众杜晓明于以H点作为原点的的坐标系里，挑选人腰部特征点分布于上下、前后方向的4个极限点用以确定座椅腰部支撑面的位置以及调节量，再结合人-椅压力分布仿真结果，去反求椅背泡沫的初始形面，这个正向设计方法可以保证人体背部跟座椅之间合理的压力分布，致使人体背部特征点与变形之后靠背特征部位有效贴合，增添座椅的贴合感以及支撑性，进而有效提升驾乘人员的舒适性。重庆理工大学的肖燕，运用人机工程学的理论以及方法，挑选出了汽车座椅的结构参数，塑造出汽车座椅数学模型，引入、设定并且确定男性数字人，针对给定驾驶员开车姿势时身体不同部位，或者整体姿势的舒适度展开剖析，提供符合舒适身体姿态的设计参考范围。经由对一定汽车座椅状况下数字人的姿势预估以及舒适度解析，让车与人达成最佳匹配情形，给驾乘人员达成最佳舒适度予以参考。

为达成零重力座椅的布置，依照文献来拟定设计参数，能够实现人体舒适休息的模式，所示的人体舒适休息模式呈图6那样，该舒适休息模式解决了座椅给予驾乘人员的有限固有模式的问题，增添了座椅更多的使用场景。

大量数据经测试后归纳总结，零重力座椅历经静态舒适性分析，又经过动态舒适性评价，人机工程参数处于表四中所规定的设计范围以内，此时人体最为舒适。

4、结论

传统座椅设计着重于安全，且必然要得以满足国家法规规定，座椅设计不但关联安全，且愈发重视驾乘人员乘坐之舒适性。传统座椅依靠功能的受限之处在驾乘人员有休息需求之际，座椅背靠没法对驾乘人员的腰部以及背部予以有力支撑，并且更不可以给出座椅睡眠姿态。主机厂于零重力座椅展开设计与布置之际，联合传统车颇为成熟的座椅布置参数予以深入分析，积极应用零重力座椅设计的理论以及实践经验，对座椅布置设计参数加以优化，随后开展实物模拟验证工作，借由规范的设计参数达成零重力座椅的布置以及设计开发任务，从而让座椅产品更为舒适。经由主观与客观评价，持续地进行迭代并优化座椅设计，零重力座椅能够以最大程度维持驾乘人员乘坐期间的舒适性，以此可以提升整车产品在市场中的竞争力。

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